五星红旗高高飘扬——评运20首飞

TopGun

一、五星红旗高高飘扬

" ^) K/ U, m4 y: S9 `: t; E
有两个字对中华民族航空工业的腾飞至关重要：川陕。

5 J4 |! h+ ?4 X' {7 }- v  N3 j在不久前的川中蜀地，八一军徽曾在J-20威龙的垂尾上耀眼夺目：

- I2 O3 }5 F9 l  B0 w/ }
而现在，在大秦上郡之地的陕西西安阎良，五星红旗又随着运20的首飞而在空中飘扬。下图就是运20首飞的照片，垂尾上的五星红旗清晰可见：
% A8 b7 v1 [2 R

0 I2 ~$ F3 F- S& u运20是中国战略空运的基石，也是中国战略空运时代的开始。中国可以凭借运20将力量迅速投射到遥远的、甚至连地面车辆都难以到达的地方。所以这面国旗既代表了祖国对运20的希望，也代表了中国航空人报效祖国的雄心壮志。

6 Q# s  |' @+ n8 E  Z5 m! N- W下面，我从气动和结构上对运20的机体设计提一些个人看法。
7 @* {% I$ a2 b% b: X
3 H3 M9 i( ~9 ?2 X二、机翼与机身的结合

' F# x3 O/ x% l. ^, E( K( U( D1、两种不同的翼身结合

运20的机翼高高地安置在机身上部。机翼的中央翼基本上是从外面安装在桶形机身的上方，如下图所示：
+ v2 G- M8 g2 {0 y9 s; r1 u

- n/ l. Y4 k2 h6 D, }! \! V
1 t$ L7 k0 ^0 S. T7 l1 T从上图可以看出，运20机身背部有高高鼓起的整流罩。这个整流罩正好包住机翼的中央翼和中央翼与桶形机身的安装点。
与运20不同的是，美国C-17的机翼却是中央翼从桶形机身内部一穿而过，从而避免了运20那种高高的整流罩。下图是C-17正面照：
, i$ `8 M6 y$ P* k$ q+ H, F

/ ]# L. C& _6 @% A
下图是C-17的中央翼从机身内部一穿而过的示意图：
/ ~, @% }! n: o* k
7 @$ |( V3 k( ~. @9 D1 p. y
运20这种中央翼基本外置的设计，虽然设计难度小，但是相对巨大的中央翼整流罩产生的阻力比较大、整流罩本身因为尺寸大所以重量也比较大。

5 `# t2 j* b3 }# @7 A! vC-17中央翼基本从机身内穿过的设计，机身结构设计的难度大一些，却换取了两个主要好处：
3 m' ~3 L/ v5 J) d
, _! @! a& c& M" ]8 X5 \A、        机翼和机身的整流要求小。不但阻力小，而且为整流付出的重量代价也小；

/ n. u. |4 E9 eB、        上述小的整流阻力可以使机身的直径更大从而扩展货舱容积。因为机身加粗会增加阻力，而C-17凭借中央翼基本穿过机身所节省的阻力，正可以用来加粗机身直径使C-17拥有更大的货舱空间。这也是为什么从外观比例上看，C-17比运20要“肥”一些。
7 j6 x; p; n+ k6 S' L0 d4 l0 A
' k) e( V8 ~8 M0 A+ t当然，中央翼基本从机身内穿过的设计导致C-17在货舱中部靠前的顶棚上有一个突出来的中央翼，如下图所示：


2 d! b. Z! x4 b  }8 s* @( s. m9 i: `
$ v4 T) }& r, i1 ?) Q6 o7 a但是正如前面2中所说，这个从天花板中突出的中央翼换取了更宽的货舱。所以是值得的。作为对比，下图是伊尔-76。伊尔-76与运20一样，是中央翼基本外置设计，所以其货舱顶棚因中央翼而突出的部分非常小，与C-17不可同日而语：
9 a8 z/ [3 _! n% Z: b

2、        技术的复杂性使类似运20的翼身结合方式仍在广泛应用
5 d. W2 S5 m7 q8 [4 D# h) K8 ^
) \# k3 Y$ S  e* r; k7 G/ x虽然C-17使用的中央翼基本穿过机身有阻力低、可以增大机身直径的优点，但运20的中央翼基本外安装也有设计简单、结构简单的优点。所以现代的很多运输机仍然使用类似运20的翼身结合方式。比如欧洲的A400M、乌克兰的An-70，均是如此。下图是空中客车的A400M正面图，可以看到类似运20的翼身结合方式：
7 l" H. y9 q' n! q' n
8 E' M! ?5 W% V  ^! ]

下图是A400M翼身结合处机身部分的开口和整流罩的基本结构。这个开口比C-17那种中央翼基本穿过机身的开口要小、要简单：
, ~4 A. y# R8 ?9 v6 q, p  L9 o

所以，作为中国的第一种大型运输机，运20采用这种相对简单的翼身结合方式，是非常合理的。

' S; K' F5 y$ K4 e5 G三、起落架
* x0 j, w% l! Z8 ^
运输机的起落架非常重要，因为这直接关系到运输机的场地适应能力，从而直接关系到战斗力。
: A4 q4 i. K* V: v9 d
& A; Z' |( Z9 m) ]/ y* m为了在未经铺设的跑道和低等级跑道起降，运输机起落架的轮胎压力要低一些、轮胎要大一些、轮胎数量要多一些。
4 g  _. [7 O2 a8 T6 e7 Y+ F: r0 ^+ z
为了在诸如大雪覆盖的跑道上起降，运输机起落架轮胎的车辙印记最好不要重叠，以免后面的轮胎陷入前面轮胎碾压过的车辙中。

$ n. |$ }9 Y6 |  c" L: R6 R! N7 A在这方面，伊尔-76做得非常好。伊尔-76的主起落架每侧有八个轮胎，而且这八个轮胎形成多达四个车辙印记。这使得伊尔-76可以在条件恶劣的场地起降。下图是伊尔-76放下起落架的照片：
# [6 x8 L2 m8 A! c) t+ j; s
. A; x% y; Q: z8 s$ }3 C
# E. ^; P$ \' n% B3 F4 w
但是伊尔-76付出的代价是沉重的起落架重量和巨大的起落架舱。伊尔-76的起落架舱是如此之大，以至于需要四个巨大的整流罩。相比之下，绝大多是运输机仅仅需要两个。巨大的整流罩也增加了飞行阻力。下图中伊尔-76机腹下面和侧面，可以见到两对共四个大鼓包，就是起落架舱的整流罩：

2 h  f; ?& B" p5 Z8 n. H
6 N+ S8 C0 _( p; |! O% \! R! W: b
) d, `; y7 H2 D8 s9 ^. vC-17很好地平衡了这个矛盾。一方面，C-17每侧的主起落架有六个轮胎产生三个车辙印记；另一方面，C-17只需要一对共两个并不很大的起落架舱整流罩。请见下图：
3 H3 H* a2 K4 H/ _8 g8 n: i) E9 k
' [4 ^2 D4 i# h' H4 \$ O1 n
运20的起落架在场地适应能力上，明显不如伊尔-76，应该也不如C-17。因为运20主起落架的轮胎数量不如伊尔-76，轮胎的车辙印记数量也少于伊尔-76和C-17。虽然这仅仅是简单的清点数量，还没有比较轮胎的压力、尺寸，但也能说明一定问题。下图可见运20的起落架布置：
% c( a& M1 f, \

& r' t. K' R% s& M4 R- f& E: t不过运20的起落架舱的整流罩明显比伊尔-76小，从而减小了阻力。运20的起落架也应该比伊尔-76的轻。这些都为运20虽然使用与伊尔-76同样的发动机，但采用更大直径的机身提供了条件，可谓失之东隅，收之桑榆。
5 W5 e5 R3 q- U, M
四、尾舱门

现代运输机的尾舱门主要有两大类：以C-17为代表的两片式，苏俄的伊尔、安东诺夫广泛使用的多片式。
4 P2 w% S& O' i7 r% @5 O3 iC-17的尾舱门只有两片：上面一片向上开启、下面一片向下开启。下图中C-17正打开尾舱门进行空投：
) A6 j/ k+ j  M; |# ~
! e, Q2 v& Z+ V0 g7 Q
% x% z; W! I3 ?' x+ N  J; _这种简单的尾舱门不但结构简单、可靠性高，而且重量轻。但是这种舱门很容易形成一个宽而瘪的后机身，从而使阻力加大。C-17通过精心的气动修行和安装扰流片克服了阻力大的难点。下图是C-17肥扁的尾部和尾部的扰流片：
/ }- d4 \9 K; S! m' [
) n! V) O0 }6 }
2 U# W7 t8 Q$ h3 W* K% ~运20与伊尔和安东诺夫一样，使用了多片的尾舱门。这种尾舱门在关闭时可以很容易地形成低阻力的气动外形，但是因为需要开关多个舱门，所以结构复杂，重量较大。下图是伊尔-76尾舱门打开时的样子：
$ m3 x; H/ E" K
. Q: Q, H8 N# W+ G
图中，伊尔-76的上面一片舱门向上开启；两侧的两个舱门向侧面开启；下面还有一个舱门向下开启成为跳板。运20应该也是这种尾舱门。

本文小结：

1、        运20是中国构建战略性的力量投射手段的开始。运20的开发单位前途无量；

2、        运20气动设计和结构设计主要采用了比较成熟的技术，与C-17相比仍有差距。
) ]; N( v5 J% T8 ]4 S6 t& w

老芒

先解决有无的问题，然后再解决先进性问题，这或许就是中国航空走的道路吧。

胖得妙不可

天朝应该把那些几乎变成留美预备班的的名校的预算统统砍了，给北航等军工院校

gordon

技术储备不够，看看民用市场怎么样，能不能收回点钱。

4 P7 b; U: L! s* y2 l5 W4 Q( q歼十也是这问题，还是从歼九的技术储备里淘点东西。掌握了鸭式布局 再加上引进的 su - 27 的发动机。
& n) k  S+ S+ u+ |
突破后就好办了，枭龙就想咋改就咋改，关键得有钱。

所以我才打高球

在“二、机翼与机身的结合” 中 “1、两种不同的翼身结合”的最后一张图，比运八的货仓都小，怎么看也不像是伊尔76的货仓啊。

梓童

分析很有道理，我觉得这些特点正好符合TG一贯小步快跑的风格。

groovy26

2500 * 1666 的大图



9 g, V* m2 A' P% [" b( c7 h  }
( q. A7 q1 X9 X+ @: H9 X# T
, U) l8 a7 O+ N/ G

xlan1976

还是老兄你的分析更有专业性，这个运输机和客机还是蛮有区别的，起落架这么多学问是我没想到的。。。。。。相对于客机相对简单的起落架结构，运输机的起落架是不是重量普遍会大一些？
嘻嘻，老美是不是对货舱门锁定装置有心理阴影啊，所以坚决使用简单的结构
另外，运20并没有加装翼尖小翼，是因为相对于它的性能要求来说现有机翼已经足够了吗？

xlan1976

gordon 发表于 2013-1-27 17:47
技术储备不够，看看民用市场怎么样，能不能收回点钱。
0 p+ f6 T4 V2 e! Q# Z
歼十也是这问题，还是从歼九的技术储备里淘点东西。 ...

民用飞机跟这个玩意儿是完全不同的，民用飞机首先是要满足适航的要求，运20根本就不是根据适航要求做的东西，进入不了民用市场。另外，这个是刚刚首飞，离投入使用还有相当的距离，等生产型出来也许跟这个就有区别了。

也无风雨

xlan1976 发表于 2013-1-28 02:05
1 F. K1 K0 P. Q2 S% c还是老兄你的分析更有专业性，这个运输机和客机还是蛮有区别的，起落架这么多学问是我没想到的。。 ...

& y8 l4 a0 d& [9 z关于翼尖小翼，晨大有过分析。

gordon

xlan1976 发表于 2013-1-28 02:11
民用飞机跟这个玩意儿是完全不同的，民用飞机首先是要满足适航的要求，运20根本就不是根据适航要求做的东 ...

1 N. E: ~2 M3 O. k' ^
找一本《航空器适航性概论》看，不论民机还是军机都得满足适航性要求。
. A, R, A& I7 w8 }0 C
4 i' j; e7 m/ l- M4 H0 w适航性不仅是民用航空器的固有属性,同样也是国家航空器(包括军用、警用、海监、应急救援等航空器)的固有属性。

TopGun

xlan1976 发表于 2013-1-27 13:05
. [* G0 \; ^5 p6 X+ B) ]还是老兄你的分析更有专业性，这个运输机和客机还是蛮有区别的，起落架这么多学问是我没想到的。。 ...

/ j& M) @7 }4 |
* n7 B4 Z3 e+ _翼梢小翼可以提高升阻比，其他的一些翼梢方式也可以，所以并不是一定要用翼梢小翼。

$ d) n5 z, I' W3 ~: X3 @C-17用翼梢小翼，一个关键的原因是美军认为野战机场有时候会非常拥挤，所以要求C-17的翼展不能太大。C-17于是采用了翼梢小翼。
% D- B1 f* Q2 U
2 U; U! L8 G  _* p* @美军曾经在上个世纪七十年代时，在营救中东人质时发生过野战机场飞机相撞事故。大概这是美军要求C-17翼展不能过大的原因之一。

8 R2 A0 E. K' d& \至于解放军是否有类似翼展尺寸的要求？我不得而知，但是我觉得如果解放军有要求而且要求的尺寸较小，运20就应该有翼梢小翼。
8 ?; a+ E! f: ^. y2 q( L" S! }$ ?8 c2 H

7 {* H' @# a. `$ k- ]7 @* L$ {/ z5 u
7 k% r1 C9 n" R- H. a& b  D


* f- {3 K! e( A/ ^3 B! K7 H+ R+ I" V3 V

3 z( J) c  R1 P" X! m$ [' ]

誉行

翼尖小翼可以根据实际情况做改装的，现在中国要做的第一步是有的问题，在这个基础上逐渐吃透、改进直到达到先进水平，所以我觉得至少5年以后再来判断大运的好坏和实用性比较好。

现在我们需要的是如何让大运能有效的工作起来。

大地窝铺

3 {% N2 o7 l3 Z9 y! o
6 ]6 d1 n/ L9 Y, ~+ _, N) B加几张其他角度的照片，点击可看大图：

  g/ R* N( I+ C. n: I( H% n/ F- `. w

wuneng2001

可喜可贺，有了真正的第一架平台，后面改进提升就有基础了。
未来大型飞行器，很可能只有中美两家来回大折腾了。

seek

胖得妙不可 发表于 2013-1-27 17:29
. \, _  w% A5 ~/ ^1 E% q天朝应该把那些几乎变成留美预备班的的名校的预算统统砍了，给北航等军工院校 ...

4 p0 ?) K& N/ ?1 O5 i这个不能全赖俺们，当年我们毕业，国企不要俺们，搞得俺班基本都转行搞IT自谋生路了，只剩一个有关系的特招生进了国企混。

晨枫

TopGun 发表于 2013-1-27 19:01
5 z+ w5 Z- N) L" t7 {5 F翼梢小翼可以提高升阻比，其他的一些翼梢方式也可以，所以并不是一定要用翼梢小翼。

+ n  S+ [- L5 q& ?' P, v3 G! g. d% v7 uC-17用翼梢小翼，一 ...

( _3 M# ?, d! Q! x' b翼梢小翼可以在后面加装，如果在设计的时候就考虑加装，那就更加简便。B787的不同型号就有的有小翼，有的没有。个人认为现在没有小翼是为了减重减阻，以后增大发动机推力后，可以增加小翼，增加起飞总重。

燕庐敕

胖得妙不可 发表于 2013-1-27 17:29
2 A5 ]: q& Z; e/ @* p1 X+ U8 e) {/ f天朝应该把那些几乎变成留美预备班的的名校的预算统统砍了，给北航等军工院校 ...

, W$ ?  A2 |8 t哈，俺们技校按学生比例，是在美国人数比例最高的；

; `9 l6 U8 B2 m同样按比例，是中国两院院士最多的。

8 U" X4 U. U$ Q5 v, E: T, i% Q* n: @怎么砍？

xlan1976

gordon 发表于 2013-1-28 08:45
3 S& a4 X; X* O找一本《航空器适航性概论》看，不论民机还是军机都得满足适航性要求。

适航性不仅是民用航空器的固有属 ...

适航性是指航空器维持型号设计构型要求和确保安全飞行的能力（现在度假中，手头没书，凭印象，可能跟书上写的不太一样，基本意思差不多），这个可以算是航空器的固有属性。但有这个属性和是否在设计使用中考虑这个属性，并按照这个来管理是两回事。光知道有这个属性，没有相应的标准要求，没有相应的管理体系，就没有任何意义。我就是干这个的，从来没听说过中国空军的东西有考虑适航性的，适航条例里也没有军机的要求，现在中国的适航条例全部是CAAC颁发的，其它国家也差不多，没有啥适航条例可以管到军机的。当然军机你也可以按照这个做，但那是两回事。就算你按照这个做了，想民用，也得再当着民航局的面再作一遍，因为民航局是民用航空的适航管理部门，这就是适航管理的基本要求，必须要有审查和认证，否则就不算数。美国空军倒是可以，因为很多适航的东西是美国人先搞出来的，美军军标甚至走在适航要求的前面，FAA承i认美国空军的东西。其它国家只要是双边协议认可FAA，就相当于认可美国空军的东西。这么说有点难以理解，但篇幅有限，将就着看吧，要是有兴趣，我可以单开一贴讲这个。中国空军确实最近想往这方面靠，但有很长的路要走，现在连起步阶段都算不上呢。
当然现在军队和研究院所也知道适航的好处了，不像30年前，拿这个当CAAC的有意刁难，所以有那本书上为了强调这个把所有航空器都写上是有可能的，但这种抬笔一写的东西看看而已就得啦，没有任何实际意义。歼10有在研制和使用中考虑过适航性要求吗？那不是胡闹吗？对战斗机的适航要求是什么？是那一条适航规章，说来听听？
适航性是为了实现适航管理而提出的，没有适航管理，所谓的适航性就没有意义，适航管理归根到底是一种可靠性管理，作为一种已经被证明为行之有效的管理体系，被借鉴使用到任何其它领域都没啥问题，但这就是两回事了。
$ W1 p$ V5 r" r0 @6 N民用航空领域一直以来都是严格按照适航管理的要求实施的，进入民用航空市场就要符合民航适航要求，军用飞机的确现在空军想引进这一套方法，但还处在很初级的阶段，至少运20肯定不是按照适航要求设计的，更何况目前根本没有对军机的适航要求。

xlan1976

TopGun 发表于 2013-1-28 09:01
/ l& k$ k' C! K/ M( q5 r8 `翼梢小翼可以提高升阻比，其他的一些翼梢方式也可以，所以并不是一定要用翼梢小翼。
; N+ f4 k1 Q  ^8 W. e
C-17用翼梢小翼，一 ...

嘻嘻，我当然知道翼尖小翼是干啥的啦，这个玩意儿可以减小诱导阻力，在翼展一定的情况下可以提高升阻比，在保证一定的升阻比的情况下，可以缩短翼展。至于其他的方式嘛，除了改变根梢比的方法，我见过的也都是从翼尖小翼来的。
不过这个就是问题所在啦，为啥运20没用呢？按说这个东西肯定是有好处的，实现起来也不难，还是第一次首飞，想搞的简单点，以后再说？